IP是英文Internet Protocol的缩写,意思是“网络之间互连的协议”,也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。在因特网中,它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则,规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则。任何厂家生产的计算机系统,只要遵守IP协议就可以与因特网互连互通。正是因为有了IP协议,因特网才得以迅速发展成为世界上最大的、开放的计算机通信网络。因此,IP协议也可以叫做“因特网协议”。
IP地址是32位的二进制数值(IPV6是128位)用于在TCP/IP通讯协议中标记每台计算机的地址。通常我们使用点式十进制来表示,如192.168.1.5等等。
192. 168. 1. 5
11000000 10101000 00000001 00000101
0.0.0.0 255.255.255.255
每个IP地址又可分为两部分。即网络号部分和主机号部分:网络号表示其所属的网络段编号,主机号则表示该网段中该主机的地址编号。
按照网络规模的大小,IP地址可以分为A、B、C、D、E五类,其中A、B、C类是三种主要的类型地址,D类专供多目传送用的多目地址,E类用于扩展备用地址。
A:0.0.0.0----127.255.255.255
B:128.0.0.0----191.255.255.255
C:192.0.0.0----223.255.255.255
IP地址由网络号(包括子网号)和主机号组成,网络地址的主机号为全0,网络地址代表着整个网络。
广播地址通常称为直接广播地址,是为了区分受限广播地址。
广播地址与网络地址的主机号正好相反,广播地址中,主机号为全1。当向某个网络的广播地址发送消息时,该网络内的所有主机都能收到该广播消息。
D类地址就是组播地址。
A类地址以0开头,第一个字节作为网络号,地址范围为:0.0.0.0~127.255.255.255;
12.1.2.3
255.0.0.0
B类地址以10开头,前两个字节作为网络号,地址范围是:128.0.0.0~191.255.255.255;
156.123.4.3
255.255.0.0
C类地址以110开头,前三个字节作为网络号,地址范围是:192.0.0.0~223.255.255.255。
192.168.1.1
255.255.255.0
D类地址以1110开头,地址范围是224.0.0.0~239.255.255.255,D类地址作为组播地址(一对多的通信);
E类地址以1111开头,地址范围是240.0.0.0~255.255.255.255,E类地址为保留地址,供以后使用。
注:只有A,B,C有网络号和主机号之分,D类地址和E类地址没有划分网络号和主机号。
该IP地址指的是受限的广播地址。受限广播地址与一般广播地址(直接广播地址)的区别在于,受限广播地址只能用于本地网络,路由器不会转发以受限广播地址为目的地址的分组;一般广播地址既可在本地广播,也可跨网段广播。例如:主机192.168.1.1/30上的直接广播数据包后,另外一个网段192.168.1.5/30也能收到该数据报;若发送受限广播数据报,则不能收到。
注:一般的广播地址(直接广播地址)能够通过某些路由器(当然不是所有的路由器),而受限的广播地址不能通过路由器。
常用于寻找自己的IP地址,例如在我们的RARP,BOOTP和DHCP协议中,若某个未知IP地址的无盘机想要知道自己的IP地址,它就以255.255.255.255为目的地址,向本地范围(具体而言是被各个路由器屏蔽的范围内)的服务器发送IP请求分组。
127.0.0.0/8被用作回环地址,回环地址表示本机的地址,常用于对本机的测试,用的最多的是127.0.0.1。
私有地址(private address)也叫专用地址,它们不会在全球使用,只具有本地意义。
A类私有地址:10.0.0.0/8,范围是:10.0.0.0~10.255.255.255
B类私有地址:172.16.0.0/12,范围是:172.16.0.0~172.31.255.255
C类私有地址:192.168.0.0/16,范围是:192.168.0.0~192.168.255.255
随着互连网应用的不断扩大,原先的IPv4的弊端也逐渐暴露出来,即网络号占位太多,而主机号位太少,所以其能提供的主机地址也越来越稀缺,目前除了使用NAT在企业内部利用保留地址自行分配以外,通常都对一个高类别的IP地址进行再划分,以形成多个子网,提供给不同规模的用户群使用。
这里主要是为了在网络分段情况下有效地利用IP地址,通过对主机号的高位部分取作为子网号,从通常的网络位界限中扩展或压缩子网掩码,用来创建某类地址的更多子网。但创建更多的子网时,在每个子网上的可用主机地址数目会比原先减少。
子网掩码是标志两个IP地址是否同属于一个子网的,也是32位二进制地址,其每一个为1代表该位是网络位,为0代表主机位。它和IP地址一样也是使用点式十进制来表示的。如果两个IP地址在子网掩码的按位与的计算下所得结果相同,即表明它们共属于同一子网中。
在计算子网掩码时,我们要注意IP地址中的保留地址,即" 0"地址和广播地址,它们是指主机地址或网络地址全为" 0"或" 1"时的IP地址,它们代表着本网络地址和广播地址,一般是不能被计算在内的。
对于无须再划分成子网的IP地址来说,其子网掩码非常简单,即按照其定义即可写出:如某B类IP地址为 10.12.3.0,无须再分割子网,则该IP地址的子网掩码255.255.0.0。如果它是一个C类地址,则其子网掩码为 255.255.255.0。其它类推,不再详述。下面我们关键要介绍的是一个IP地址,还需要将其高位主机位再作为划分出的子网网络号,剩下的是每个子网的主机号,这时该如何进行每个子网的掩码计算。
下面总结一下有关子网掩码和网络划分常见的面试考题:
在求子网掩码之前必须先搞清楚要划分的子网数目,以及每个子网内的所需主机数目。
将子网数目转化为二进制来表示;
如欲将B类IP地址168.195.0.0划分成27个子网:27=11011;
取得该二进制的位数,为N;
该二进制为五位数,N = 5
取得该IP地址的类子网掩码,将其主机地址部分的的前N位置1即得出该IP地址划分子网的子网掩码。
将B类地址的子网掩码255.255.0.0的主机地址前5位置 1,得到 255.255.248.0
如欲将B类IP地址168.195.0.0划分成若干子网,每个子网内有主机700台:
将主机数目转化为二进制来表示;
700=1010111100
如果主机数小于或等于254(注意去掉保留的两个IP地址),则取得该主机的二进制位数,为N,这里肯定 N<8。如果大于254,则 N>8,这就是说主机地址将占据不止8位;
该二进制为十位数,N=10;
使用255.255.255.255来将该类IP地址的主机地址位数全部置1,然后从后向前的将N位全部置为 0,即为子网掩码值。
将该B类地址的子网掩码255.255.0.0的主机地址全部置1,得到255.255.255.255,然后再从后向前将后 10位置0,即为:11111111.11111111.11111100.00000000,即255.255.252.0。这就是该欲划分成主机为700台的B类IP地址 168.195.0.0的子网掩码。
比如一个子网有10台主机,那么对于这个子网需要的IP地址是:
10+1+1+1=13
注意:加的第一个1是指这个网络连接时所需的网关地址,接着的两个1分别是指网络地址和广播地址。
因为13小于16(16等于2的4次方),所以主机位为4位。而256-16=240,所以该子网掩码为255.255.255.240。
如果一个子网有14台主机,不少人常犯的错误是:依然分配具有16个地址空间的子网,而忘记了给网关分配地址。这样就错误了,因为14+1+1+1=17,17大于16,所以我们只能分配具有32个地址(32等于2的5次方)空间的子网。这时子网掩码为:255.255.255.224。
利用子网掩码来确定子网地址:
掩码为255.255.0.0
IP: 10101100 00010111 00000000 01100100
子网: 11111111 11111111 00000000 00000000
做与运算后( 0&0=0 1&1=1 0&1=0 1&0=0)
10101100 00010111 00000000 00000000
子网地址为 172.23.0.0
ip范围为 172.23.0.1-172.23.255.254
掩码为255.255.255.0
IP: 10101100 00010111 00001010 01100100
子网: 11111111 11111111 11111111 00000000
做与运算后( 0&0=0 1&1=1 0&1=0 1&0=0)
10101100 00010111 00001010 00000000
子网地址为 172.23.10.0
ip范围为 172.23.10.1-172.23.10.254
掩码为255.255.255.128
IP: 10101100 00010111 00001010 11000001
子网: 11111111 11111111 11111111 10000000
做与运算后( 0&0=0 1&1=1 0&1=0 1&0=0)
10101100 00010111 00001010 10000000
子网地址为 172.23.10.128
ip范围为 172.23.10.129-172.23.10.254
掩码为255.255.254.0
IP: 10101100 00010111 00001010 11000001
子网: 11111111 11111111 11111110 00000000
做与运算后( 0&0=0 1&1=1 0&1=0 1&0=0)
10101100 00010111 00001010 10000000
子网地址为 172.23.10.0
ip范围为 172.23.10.1-172.23.11.254